改進耐磨堆焊技術(shù) 提高粉磨系統(tǒng)效率
近日,鄭州機械研究院關(guān)于改進耐磨堆焊技術(shù)、提高粉磨系統(tǒng)效率做了相關(guān)報道,主要對輥面磨損、輥面堆焊材料、輥面磨損形式、輥面修復(fù)方法、優(yōu)質(zhì)耐磨堆焊材料及工藝對粉磨系統(tǒng)的作用進行了分析。
一、輥面磨損分析
1、磨損產(chǎn)生原因
為改進耐磨堆焊技術(shù)、提高粉磨系統(tǒng)效率,鄭州機械研究所率先對輥面磨損進行分析。從輥壓機的工作原理可以看出,物料在兩只輥子之間擠壓,輥面產(chǎn)生磨損屬于正?,F(xiàn)象,從磨損產(chǎn)生的原因,主要有3個方面:
?。?)耐磨堆焊材料選擇不當(dāng),輥面耐磨性差;
?。?)堆焊工藝不合理,導(dǎo)致輥面堆焊質(zhì)量低,輥面造成剝落;
?。?)物料硬度太高,易磨性差。
2、不同物料對磨損的影響
由于輥壓機物料不同,磨損情況差別也很大,一般來說,生料輥壓機比水泥輥壓機磨損較快。同樣的生料輥壓機,不同地區(qū),由于生料不同,輥面磨損也有差距。水泥輥壓機由于混合材不同,磨損情況也不一樣。
3、物料的不同相應(yīng)堆焊材料的選擇
由于物料的不同,在輥面堆焊中選擇的焊絲也不同,因為目前還沒有一種焊絲可以解決所有問題。因此,基于以上原因,鄭州機械研究所研發(fā)出不同焊絲應(yīng)對不同物料,主要有兩種:
?。?)ZD1、 ZD2、 ZD3、 ZD310適用于一般水泥磨輥壓機輥面堆焊;
?。?)ZD330適用于生料輥壓機輥面堆焊。
二、輥面堆焊材料
1、水泥輥壓機輥面堆焊材料
ZD1堆焊層、ZD2堆焊層、ZD3堆焊層以及ZD310堆焊層。ZD1堆焊層具有非常優(yōu)良的韌性和抗裂性,在輥體運行過程中,如耐磨堆焊層表面出現(xiàn)較大裂紋,ZD1可以起到很好的保護作用,使裂紋擴展止于ZD1堆焊層,不會繼續(xù)向輥體擴展,對輥體起到了保護作用;
ZD2堆焊層具有較高的抗壓強度,對耐磨層起到了很好的支撐作用,ZD2堆焊層相當(dāng)于輥體與耐磨層之間的一座橋梁,使耐磨層與輥體牢牢的結(jié)合在一起,ZD2堆焊層的良好性能,使輥壓機擠壓輥在使用過程中不會出現(xiàn)掉塊和剝落現(xiàn)象;
ZD3堆焊層具有高韌性與良好耐磨性的綜合性能,其堆焊層硬度在HRC55左右,耐磨性較好;在連續(xù)堆焊過程中ZD3堆焊層無裂紋,具有較好的抗裂性。ZD3耐磨層的存在,使輥壓機耐磨結(jié)構(gòu)更加合理和有效;
ZD310耐磨花紋層是直接與物料接觸的部分,其耐磨性的優(yōu)劣直接影響輥體的使用壽命。ZD310耐磨焊絲屬多元合金強化,其堆焊層硬度在HRC60左右,其耐磨性比高鉻鑄鐵堆焊層好,且比高鉻鑄鐵堆焊層的結(jié)合性好,非常適于輥壓機耐磨花紋層。
2、生料磨輥壓機堆焊材料
生料輥壓機堆焊材料比較單一,主要涉及ZD330,但生料輥壓機堆焊材料需要先用ZD1焊絲打底焊一層,然后用ZD330焊絲堆焊耐磨層。ZD330焊絲為多元合金強化型堆焊材料。堆焊層金屬具有大量的合金碳化物,保證了堆焊金屬具有優(yōu)異的抗磨粒磨損性能和一定的抗沖擊性能及抗剝落性能。ZD330焊絲必須冷焊,即先用ZD1焊絲打底焊一層,焊后保溫、緩冷到室溫后才能堆焊ZD330焊絲。
三、輥面磨損形式
1、輥面磨損形式介紹
輥面磨損形勢分為:
正常磨損:輥面運行初期、物料中沒有鐵塊進入的磨損,輥面耐磨層基本磨損完。
輥面局部剝落破壞:物料中混入鐵塊或者輥面反復(fù)在線修復(fù)2~3次以后,隨著焊接次數(shù)的增加,輥面疲勞裂紋就會產(chǎn)生,輥面磨損會進入該階段。
輥面疲勞破壞:輥面再經(jīng)過局部凹坑補焊1~2次以后,造成輥面局部焊接應(yīng)力越來越大,整個輥面隨著焊接次數(shù)的增加,輥面疲勞裂紋會越來越多,輥面磨損會進入該階段。
輥面嚴(yán)重破:隨著輥壓機運行時間的延長,輥面磨損越來越嚴(yán)重。對于輥面磨損嚴(yán)重的輥面,強烈建議進行離線修復(fù)。
2、不同磨損形式產(chǎn)生的原因
正常磨損產(chǎn)生的原因是輥壓機運行初期,物料中沒有進入鐵塊,日常管理比較好,隨著運行時間的增加,輥面發(fā)生的自然磨損。正常磨損比較均勻,輥面沒有局部凹坑、裂紋等缺陷,是輥壓機使用的最好結(jié)果。
輥面局部剝落破壞產(chǎn)生的原因是物料中進入鐵塊,日常管理中沒有使用除鐵器。
輥面疲勞破壞產(chǎn)生的原因主要是在線修復(fù)次數(shù)較多,輥子運行時間較長,輥子母材產(chǎn)生疲勞破壞。避免疲勞破壞的方法,建議輥子使用3年~4年要進行離線修復(fù)。離線修復(fù)除了把輥面徹底修復(fù)好,順便把油封更換,檢測軸承是否需要更換。
輥面嚴(yán)重破壞發(fā)生的原因之一是輥面沒有及時進行離線修復(fù);其次是輥面堆焊沒有采用優(yōu)質(zhì)焊絲,或者堆焊工藝不當(dāng),輥面堆焊質(zhì)量差;再次輥子母材選擇不當(dāng),輥子母材一般選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼,而有的公司輥套采用鑄造。
3、復(fù)合輥套的特點及使用效果
復(fù)合輥輥套采用離心鑄造,輥面采用進口焊絲堆焊一層耐磨橫條。由于復(fù)合輥輥子母材原因,焊接性能極差,磨損后不能堆焊修復(fù),且由于輥子母材原因,輥子經(jīng)車加工后,裂紋很深,而且是貫穿性裂紋。對于這種輥子母材原因造成的疲勞裂紋,最好的修復(fù)方法就是更換輥套,把舊輥套清理掉,并把舊輥軸精加工后使用,根據(jù)舊輥軸外徑加工新輥套內(nèi)孔,然后把新輥套舊輥軸采用過盈配合熱裝在一起,并堆焊輥面耐磨層。這為水泥生產(chǎn)帶來極大不便。較之復(fù)合輥的修復(fù)方式,其上的四種情況相應(yīng)簡單。
四、輥面修復(fù)方法
1、輥面不同磨損情況及相應(yīng)修復(fù)方法
對于正常磨損的輥面可以采用下面的修復(fù)工藝:
?。?)用電動鋼絲刷清理輥子最上面的一段輥面,最好用乙炔焰烘烤輥面,通過烘烤,既可以把輥面微裂紋里的粉塵吹出來,也可以起到預(yù)熱輥面的作用。
(2)用ZD310焊條堆焊輥面耐磨橫條,堆焊高度5mm。
?。?)焊完一段后,轉(zhuǎn)動輥子,把待焊的另一段輥面轉(zhuǎn)到上面來,按上述方法繼續(xù)堆焊,直至把整個輥面焊完。
?。?)堆焊時注意測量堆焊的高度,要保證輥子的圓度,以免輥面不圓而導(dǎo)致輥壓機的震動。
對于局部剝落的輥面可以采用的修復(fù)工藝:
?。?)用電動鋼絲刷把輥面凹坑中粉塵清理干凈。
(2)用ZD1焊絲補焊凹坑,留5mm左右的余量堆焊ZD3耐磨層,其余全部用ZD1焊絲補焊。
?。?)然后用ZD3焊絲堆焊一層耐磨層5mm。
?。?)耐磨層焊完后,再用ZD310焊絲堆焊耐磨層,耐磨條紋寬度為15∽20mm,高度為5mm左右,間隔為5∽10mm;
對于疲勞破壞的輥面可以采用的修復(fù)工藝:
(1)用碳弧氣刨對輥面進行徹底清理,輥面待焊部位的殘留硬層、裂紋、粉塵、鐵銹等都要清理干凈,使之露出金屬光澤。
?。?)用ZD1焊絲焊接過渡層,通過過渡層的焊接,使高低不平的輥面形成較平緩的外圓面,以便于緩沖層及耐磨層的焊接。
?。?)用ZD3焊絲焊輥面耐磨層,焊時注意測量輥體尺寸及圓度,焊到輥體要求尺寸為止。
?。?)耐磨層焊完后,然后用ZD310 焊絲連續(xù)堆焊耐磨橫條。
對于嚴(yán)重破壞的輥面,在線堆焊無法保證修復(fù)質(zhì)量,強烈建議進行離線修復(fù),可以采用的修復(fù)工藝:
?。?)首先用短電弧切削專用機床(電熔刨)對輥面進行徹底清理,把輥面殘留硬層、裂紋、粉塵、鐵銹等都要清理干凈,然后進行車加工。
(2)用超聲波探傷儀對車加工過的輥子進行超聲波探傷,檢查輥體內(nèi)部是否存在疲勞裂紋、疏松組織。特別是對運行多年的輥子,對輥體進行超聲波探傷非常有必要。把探傷后輥子支撐在自動堆焊變位機上,輥子整體預(yù)熱到300度左右,待焊。
?。?)首先采用ZD1埋弧藥芯焊絲(¢4.0)焊高韌性止裂層;ZD1堆焊層具有非常優(yōu)良的韌性和抗裂性,在輥體運行過程中,如耐磨堆焊層表面出現(xiàn)較大裂紋,ZD1可以起到很好的保護作用,使裂紋擴展止于ZD1堆焊層,不會繼續(xù)向輥體擴展,對輥體起到了保護作用;
?。?)然后采用ZD2埋弧藥芯焊絲(¢4.0)焊高強度過渡層;ZD2堆焊層具有較高的抗壓強度,對耐磨層起到了很好的支撐作用,ZD2堆焊層相當(dāng)于輥體與耐磨層之間的一座橋梁,使耐磨層與輥體牢牢的結(jié)合在一起,ZD2堆焊層的良好性能,使輥壓機擠壓輥在使用過程中不會出現(xiàn)掉塊和剝落現(xiàn)象;
?。?)采用ZD3埋弧藥芯焊絲(¢4.0)堆焊表面耐磨堆焊層;ZD3堆焊層具有高韌性與良好耐磨性的綜合性能,其堆焊層硬度在HRC55以上,耐磨性較好;在連續(xù)堆焊過程中ZD3堆焊層無裂紋,具有較好的抗裂性。ZD3耐磨層的存在,使輥壓機耐磨結(jié)構(gòu)更加合理和有效;
?。?)最后采用ZD310焊絲(¢1.6 ) 堆焊耐磨花紋層;ZD310耐磨花紋層是直接與物料接觸的部分,其耐磨性的優(yōu)劣直接影響輥體的使用壽命。ZD310耐磨焊絲屬多元合金強化,其堆焊層硬度在HRC55-62之間,其耐磨性比高鉻鑄鐵堆焊層好,且比高鉻鑄鐵堆焊層的結(jié)合性好,非常適于輥壓機耐磨花紋層。
2、輥面及時維護對運行成本的影響
輥壓機在運轉(zhuǎn)過程中,輥面磨損是正?,F(xiàn)象,在使用輥壓機時,要對輥面要維護好,不要等輥面磨損得實在不能使用了再堆焊。如果耐磨花紋磨損完了,失去了最外面耐磨層的保護,下面的過度層磨損就會很快,這是對輥壓機致命的破壞。對輥壓機輥面的及時堆焊維護是保證輥壓機使用壽命的關(guān)鍵。輥面維護得好,可以大大減少停機堆焊次數(shù),降低運行成本。
輥面磨損到如此情況,用ZD310焊絲及時補焊耐磨花紋即可,1700*1200輥壓機輥子修復(fù)費用10萬元/只,修復(fù)工期2天即可。
如果磨損到這種程度,只能離線修復(fù)了,修復(fù)費用至少50萬元/只,修復(fù)工期50天。
輥面及時維護除了日常維護之外,還需要離線修復(fù)及時。在線修復(fù)不需要拆裝輥子,費用低,工期短,有的水泥企業(yè)盡量采用在線修復(fù)。其實輥壓機輥面的維護應(yīng)該做到在線與離線相結(jié)合。在線修復(fù)次數(shù)多了,輥面應(yīng)力也隨之增大,如果輥面母材太差,修復(fù)2~3次后就要離線修復(fù)了。
五、優(yōu)質(zhì)耐磨堆焊材料及工藝對粉磨系統(tǒng)的作用
隨著水泥行業(yè)的高速發(fā)展,耐磨材料與抗磨技術(shù)都得到了長足進步,作為抗磨技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的堆焊技術(shù),越來越多地應(yīng)用于水泥設(shè)備與備件的制造修復(fù)中。選用優(yōu)質(zhì)堆焊材料及相應(yīng)工藝堆焊修復(fù)的輥壓機輥子,質(zhì)量穩(wěn)定,在使用過程中不會因為輥面剝落而影響正常生產(chǎn),為粉磨系統(tǒng)的提升及粉磨效率的提高起到關(guān)鍵作用。相反,如果采用劣質(zhì)的堆焊材料,修復(fù)的輥面質(zhì)量不合格,在生產(chǎn)旺季輥面產(chǎn)生剝落或者嚴(yán)重磨損,將嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。由于輥面質(zhì)量不好,將極大降低磨機產(chǎn)量,電耗提高,產(chǎn)量降低,為粉磨系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響優(yōu)質(zhì)堆焊材料雖然修復(fù)價格高,但使用質(zhì)量好,性價比高。選擇優(yōu)質(zhì)堆焊材料離線修復(fù)一次一般可以使用3年左右(期間可能要在線修復(fù)1~2次)再離線修復(fù),使用價格低廉焊絲可能每年都要離線修復(fù),導(dǎo)致修復(fù)成本加大。建議采用優(yōu)質(zhì)堆焊材料修復(fù)輥壓機輥子。通過改進耐磨堆焊技術(shù),優(yōu)化輥面質(zhì)量對粉磨系統(tǒng)效率的提高也很關(guān)鍵。
編輯:陳亞麗
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